Tronlong

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基于ZYNQ的机器视觉应用

2020-9-16 15:48:09 显示全部楼层
什么是机器视觉
机器视觉是一项综合技术,包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、I/O卡等)。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

机器视觉在工业市场的应用
用机器视觉技术取代人工,可以提供生产效率和产品质量,因此机器视觉技术广泛应用于工业检测(机械零部件的尺寸和位置测量)、机器人视觉、人脸识别、车牌识别、自动光学检查、无人驾驶汽车、追踪定位等领域。



如何实现机器视觉
工业机器视觉系统包括:光源、镜头(定焦镜头、变倍镜头、远心镜头、显微镜头)、相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像采集卡)、图像处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。
其中图像处理单元,又可以称为图像采集卡,是完整的机器视觉系统的一个部件,但是它扮演一个非常重要的角色。图像采集卡直接决定了摄像头的接口(黑白、彩色、模拟、数字)、图像的处理、图像的输出形式等。

Tronlong推出的基于Xilinx Zynq-7000 SoC的TLZ7x-EasyEVM评估板能够很好的满足工业机器视觉的图像处理单元功能。
TLZ7x-EasyEVM评估板芯片选型XC7Z020,兼容XC7Z010,集成PS端单核/双核Cortex-A9 ARM + PL端Artix-7架构可编程逻辑资源,提供双目摄像头接口,可以灵活接入视频输出模块。


工业机器视觉-双目图像采集处理实例
  • 实例功能
使用Video In to AXI4-Stream IP核,将2路摄像头(640*480@70)数据采集进来,并通过vdma缓存到PS端DDR,然后通过OSD IP核将2路图像叠加到1080P60的视频中,最后通过VGA输出显示。
  • 原理框图:


  • 实例说明:
本实例采用BlockDesign设计方式。
  • 摄像头视频采集
视频的采集使用的是Video In to AXI4-Stream IP核,例程中将其配置为Mono/Sensor,1 pixels per clk,每个色彩数据位宽为8bits。例程使用2个IP核分别采集2路摄像头图像,具体配置如下图所示:




  • 视频数据传输缓存
使用VDMA(AXI Video Direct Memory Access) IP核,S2MM将视频流传送到DDR中,MM2S再从DDR中把图像数据传输出去。例程2个VDMA IP核,每个IP核使用4个frambuffer,stream的数据宽度为8bits,如下图:



  • 视频拼接控制
使用OSD(Video On Screen Display)IP核技术配置。OSD配置为带有AXI4-Lite接口,通过配置寄存器来设置OSD的输出分辨率、叠加的图层数以及各个图层的分辨率和显示位置。本工程配置成1080P分辨率,2个640*480的图层,不带AXI4-Lite接口。如下图:




  • 视频显示输出(VGA)
使用AXI-Stream to video out IP核显示视频,将其视频格式配置为RGB,1 pixels per clk,每个色彩数据位宽为8bits。IP核具体配置如下图:



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